由于管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)要求，管線球閥在使用過(guò)程中，是不能夠被拆離管道進(jìn)行維護(hù)的。DBB 功能在管線球閥的在線維護(hù)中起到很重要的作用：定期進(jìn)行排污，減少各種雜質(zhì)對(duì)閥門(mén)內(nèi)部密封的影響，延長(zhǎng)閥門(mén)的使用壽命；使得閥門(mén)在進(jìn)行排污或排氣操作時(shí)更可靠安全；對(duì)于具有單活塞效應(yīng)(或叫自泄壓)的閥座的管線球閥來(lái)說(shuō)，在閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)下，進(jìn)行排污或排氣的操作，可以幫助提升閥門(mén)內(nèi)部的密封性能。分析了影響DBB 的主要因素為閥門(mén)內(nèi)部軟密封材料損壞和閥門(mén)主要密封零件的加工精度和閥門(mén)的裝配精度，并提出了杜絕DBB 功能缺失的措施。

　　管線球閥，特別是長(zhǎng)輸管線上埋地工作的全焊接球閥，在使用過(guò)程需要定期地進(jìn)行閥腔的排污或排氣操作。它的作用是把介質(zhì)中堆積在閥腔內(nèi)的各種雜質(zhì)和污物及時(shí)地排出閥腔，從而消除或減少這些雜質(zhì)對(duì)閥門(mén)的閥座產(chǎn)生負(fù)面的影響，以延長(zhǎng)閥門(mén)的使用壽命。要使管線球閥安全可靠的進(jìn)行維護(hù)，對(duì)閥門(mén)進(jìn)行排污或排氣操作的時(shí)候，當(dāng)關(guān)閉在閥腔內(nèi)的介質(zhì)被排泄時(shí)，要求閥門(mén)上、下游兩端的介質(zhì)不會(huì)進(jìn)入到閥腔中。這就是管線球閥的DBB 功能。

1、管線球閥的DBB 功能簡(jiǎn)介

　　DBB 功能的定義為：

　　(1)對(duì)于具有兩個(gè)閥座的閥門(mén)來(lái)說(shuō)，當(dāng)閥門(mén)處于關(guān)閉位置時(shí)，來(lái)自于閥門(mén)上、下游兩端的介質(zhì)壓力會(huì)分別對(duì)上、下游閥座提供一個(gè)密封反力，從而使兩個(gè)閥座之間閥腔的排氣或排污操作能夠可靠地進(jìn)行。

　　(2)具有兩個(gè)密封副的閥門(mén)，在關(guān)閉位置時(shí)，兩個(gè)密封副可同時(shí)保持密封狀態(tài)，中腔內(nèi)(兩個(gè)密封副間)的閥體有一個(gè)泄放介質(zhì)壓力的接口。表示符號(hào)DBB。

　　如圖1 所示，對(duì)于具有兩個(gè)閥座的管線球閥，當(dāng)閥門(mén)處于關(guān)閉位置時(shí)，可以進(jìn)行對(duì)閥腔的排污或排氣操作。這時(shí)，可能發(fā)生的情況有兩種。

　　情況一：隨著排氣或排污的進(jìn)行，閥腔內(nèi)的介質(zhì)壓力可以被排盡，也就是說(shuō)，閥腔內(nèi)不再有連續(xù)的介質(zhì)流出時(shí)，說(shuō)明此管線球閥的DBB 功能是完好的。

　　情況二：隨著排氣或排污的進(jìn)行，閥腔內(nèi)的介質(zhì)壓力不能被排盡，也就是說(shuō)，不論開(kāi)啟排氣或排污閥的時(shí)間有多久，閥腔內(nèi)始終有連續(xù)的介質(zhì)流出。那么，就可以判斷這個(gè)管線球閥的DBB 功能受損或缺失。

　　DBB 功能的失效可分成兩種情況來(lái)考慮：

　　(1)此缺陷發(fā)生在閥門(mén)出廠檢驗(yàn)時(shí)，稱(chēng)之為DBB 功能缺失，這是由于閥門(mén)自身先天不足的原因造成的，屬于閥門(mén)的硬傷；

　　(2)出廠檢驗(yàn)時(shí)，閥門(mén)DBB 功能完好，使用一段時(shí)間后，DBB 功能失效。這種情況，稱(chēng)之為DBB 功能受損。造成這種缺陷的原因是：圖1的上、下游閥座的密封部位發(fā)生了泄漏。對(duì)于分體式管線球閥來(lái)說(shuō)，這種缺陷是可修復(fù)的。

(a)管線球閥排氣或排污開(kāi)始 (b)管線球閥排氣或排污結(jié)束

圖1 管線球閥DBB 功能示意圖

2、DBB功能的作用

　　對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行的天然氣管線，由于腐蝕的原因，管道的內(nèi)壁會(huì)脫落一些細(xì)小的銹砂，并且介質(zhì)中也會(huì)有一些顆粒物雜質(zhì)存在。在閥門(mén)的開(kāi)關(guān)過(guò)程中，這些雜質(zhì)會(huì)進(jìn)入到閥門(mén)的兩個(gè)閥座之間的閥腔內(nèi)。日積月累，閥腔內(nèi)堆積的雜質(zhì)會(huì)越來(lái)越多。對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行的石油管線，往往在石油介質(zhì)中含有很多微小的顆粒物和油泥、油污等雜質(zhì)。在開(kāi)、關(guān)閥門(mén)的過(guò)程中，這些雜質(zhì)也會(huì)沉積在兩個(gè)閥座之間的閥腔內(nèi)。這些原因可能會(huì)造成以下情況：

　　①雜質(zhì)劃傷球體和閥座的密封面，使閥門(mén)發(fā)生內(nèi)漏；

　　②過(guò)多的雜質(zhì)堆積，使球體卡死。從而增大閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)扭矩，甚至于根本開(kāi)、關(guān)不動(dòng)閥門(mén)，使閥門(mén)失去作用。

　　在這些情況下，管線球閥的DBB 功能就會(huì)起到很重要的作用：

　　(1)給管線球閥的在線維護(hù)提供了必要的條件準(zhǔn)備。管線球閥定期進(jìn)行排污的操作，可以減少各種雜質(zhì)對(duì)閥門(mén)內(nèi)部密封的影響，延長(zhǎng)閥門(mén)的使用壽命；

　　(2)使得閥門(mén)在進(jìn)行排污或排氣操作時(shí)，更有可靠的安全保障；

　　(3)對(duì)于具有單活塞效應(yīng)(或叫自泄壓)的閥座的管線球閥來(lái)說(shuō)，在閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)下，進(jìn)行排污或排氣的操作，可以幫助提升閥門(mén)內(nèi)部的密封性能。

3、影響DBB的主要因素

　　(1)閥門(mén)內(nèi)部軟密封材料損壞對(duì)于管線球閥來(lái)說(shuō)，在閥座和球體之間，閥座和閥體之間都存在有工程塑料和橡膠密封元件，如圖2 所示。

圖2 閥座的軟密封結(jié)構(gòu)

　　閥門(mén)出廠檢驗(yàn)時(shí)，DBB 功能完好。但是在閥門(mén)的使用過(guò)程中，由于軟密封元件的失效，會(huì)造成閥門(mén)產(chǎn)生內(nèi)漏。在閥門(mén)發(fā)生內(nèi)漏的情況下，進(jìn)行排污或排氣的操作時(shí)，閥腔內(nèi)的壓力是排泄不盡的。這時(shí)的DBB 功能就受到了損壞。使軟密封元件失效的原因如下：

　　①對(duì)于軟閥座而言，它和球體的密封面之間存在的細(xì)小雜質(zhì)，使得在開(kāi)、關(guān)閥門(mén)的過(guò)程中對(duì)軟閥座造成了不可彌補(bǔ)的損傷，從而引起軟閥座的密封面泄漏；

　　②對(duì)于金屬閥座和閥體之間的橡膠O 型圈而言，質(zhì)量不好的橡膠O 型圈往往會(huì)在開(kāi)、關(guān)閥門(mén)操作的過(guò)程中，因其外部壓力消失而引起爆裂。從而產(chǎn)生閥門(mén)內(nèi)部密封的泄漏。這種情況在高壓的氣體介質(zhì)工況下，更容易發(fā)生。

　　(2)閥門(mén)主要密封零件的加工精度和閥門(mén)的裝配精度

　　如圖3 所示，在閥門(mén)裝配完成后，當(dāng)閥門(mén)上、下游兩端同時(shí)施加介質(zhì)壓力時(shí)，如果上游的定位尺寸d3和下游閥座的定位尺寸d2之間的同軸度的偏差太大，閥門(mén)上、下游的閥座就會(huì)產(chǎn)生圖示偏斜。究其原因，這種裝配的同軸度偏差過(guò)大是由于閥體零件的加工精度的偏差過(guò)大造成的。這樣，就會(huì)導(dǎo)致上、下游的閥座發(fā)生泄漏。這個(gè)時(shí)候進(jìn)行排污或排氣操作時(shí)，閥腔內(nèi)就會(huì)后介質(zhì)源源不斷地排出。

圖3 影響DBB 功能實(shí)現(xiàn)的加工和裝配因素

　　特別指出的是，在這種故障發(fā)生時(shí)，如果分別對(duì)上、下游閥座施加介質(zhì)壓力(不是同時(shí)施加)，分別就上、下游閥座而言，它們各自的密封又是合格的。所以，閥門(mén)出廠檢驗(yàn)時(shí)，只做分別針對(duì)上、下游閥座進(jìn)行的密封試驗(yàn)來(lái)檢查閥門(mén)的密封性能是不完整的。因?yàn)楹芏鄷r(shí)候，分別進(jìn)行的上、下游閥座的密封試驗(yàn)的結(jié)果是合格的，但它的DBB 功能卻是缺失的。

4、杜絕DBB功能缺失的措施

　　(1)為防止閥門(mén)在開(kāi)、關(guān)過(guò)程中，球體密封面上有雜質(zhì)的存在而劃傷軟閥座材料造成閥門(mén)的泄漏，可以對(duì)閥座的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。如圖4 所示，可以把軟閥座密封方式改進(jìn)為軟、硬復(fù)合密封方式。

圖4 閥座密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

　　①要對(duì)球體和金屬閥座的密封面進(jìn)行硬化處理，并保證球體密封面的硬化層的硬度比金屬閥座密封面硬化層的硬度高10 度(HRC)。

　　②在硬化處理后，要把金屬閥座的密封面和球體密封面進(jìn)行配對(duì)研磨處理。并使兩個(gè)密封面的表面粗糙度達(dá)到Ra0.2 或以下。這樣，對(duì)提高金屬密封副的密封性能和降低閥門(mén)的開(kāi)啟扭矩都是有好處的。對(duì)于金屬密封副而言，當(dāng)表面粗糙度Ra=0.2 μm 時(shí)，密封副間的摩擦系數(shù)fm=0.08，而聚四氟乙烯對(duì)金屬的密封副間的摩擦系數(shù)在0.05 左右。因此，金屬密封副間的表面粗糙度越小，它們之間的摩擦系數(shù)就越小，閥門(mén)的開(kāi)啟扭矩也會(huì)越小。

　　③在設(shè)計(jì)上，可盡量減小球體密封面和金屬閥座密封面之間的間隙δ。使金屬閥座的密封面和球體密封面貼攏，這樣，金屬閥座密封面就會(huì)起到刮刀的作用，在每次開(kāi)、關(guān)閥門(mén)時(shí)，它會(huì)把球體密封面上的雜質(zhì)污物刮除。另外，當(dāng)閥門(mén)處于開(kāi)啟位置時(shí)，金屬閥座的密封面會(huì)防止介質(zhì)中的微小顆粒進(jìn)入到軟閥座的密封面中去，從而起到保護(hù)軟密封的作用，如圖5 所示。

　　(2)在圖2 所示中，為了防止金屬閥座和閥體之間的O 型圈發(fā)生失壓爆裂的情況，應(yīng)盡量選擇具有防爆(AED)功能的橡膠材料O 型圈。這樣，可以大大延長(zhǎng)O 型圈的使用壽命。

　　(3)為了消除或減少閥門(mén)主要密封零件的加工精度和閥門(mén)裝配精度對(duì)DBB 功能的影響，在零件設(shè)計(jì)時(shí)采取以下方法(圖6)。

圖5 閥座密封結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的工作情況示意圖

圖6 加工和裝配因素的改進(jìn)

　　①分別對(duì)上游閥座的安裝基準(zhǔn)孔d3 和下游閥座的安裝基準(zhǔn)孔d2，按一個(gè)共同的加工基準(zhǔn)d(以○A 表示)來(lái)提出同軸度的要求，并按8 級(jí)精度同軸度的公差值t(公差值前必須有φ)；

　　②以d 作為閥體的裝配基準(zhǔn)，并推薦按H8/f7 來(lái)確定d 處的配合公差值；

　　③對(duì)金屬閥座的裝配基準(zhǔn)(d2 或d3)和軟閥座的裝配基準(zhǔn)d4 提如圖7 所示的同軸度的要求，公差等級(jí)按8 級(jí)選取。

圖7 金屬閥座精度控制示意圖